一種采用激光刻劃玻璃加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及激光玻璃加工技術領域，更具體的說，特別設及一種采用激光刻劃實 現玻璃切割加工的方法，可W實現多種圖形（不僅僅是直線）及厚度切割。
【背景技術】
[0002] 玻璃，一種無規則結構的非晶態固體，烙融時形成連續網絡結構，冷卻過程中粘度 逐漸增大并硬化，無固定烙點，其主要成分為二氧化娃，種類繁多，伴隨著滲雜物質的不同 呈現出不同形態和特性，隨著科學技術的發展，玻璃現在已經普及的應用到生活的各個方 面，包括建筑，化工，軍事，家庭生活工業設計等，與陶瓷材料和有機高分子材料共同組成= 大支柱非金屬材料。
[0003] 隨著玻璃應用的普及，對于產品差異化的要求也愈加迫切，運對于玻璃的加工模 式和精度要求產生了極大的挑戰。傳統的玻璃加工主要包括熱烙吹拉，模具成型，機械W及 化學處理等方法，近年來，隨著電子產業的發達，對于精度的要求更加苛刻（微米級），傳統 玻璃加工已經很難滿足如此高的切割要求，為此發展更加精細快速的玻璃加工工藝十分必 要。
[0004] 傳統玻璃加工方式（機械加工，超聲波加工，噴砂加工W及化學腐蝕加工等）存在 加工時間長，成品率相對降低，輔助耗材消耗嚴重，存在一定化學污染W及精度差等缺點。 陽0化]作為20世紀科學技術發展的主要標志和現代信息社會光電子技術的支柱之一， 激光技術和激光產業的發展受到世界范圍內的高度重視。激光加工技術采用激光束與物質 相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔、微加工等一 系列處理的一口技術。激光加工作為先進制造技術已廣泛應用于汽車、電子、電器、航空、冶 金、機械制造等國民經濟重要部口，對提高產品質量、勞動生產率、自動化、無污染、減少材 料消耗等起到愈來愈重要的作用。
[0006] 現今關于激光玻璃加工的研究主要集中在激光誘導外加機械應力共同作用的情 況下實現玻璃的切割加工，其中尤W二氧化碳激光器為甚，其原理主要是聚焦的二氧化碳 激光器光束作用在玻璃表面，玻璃吸收光束能量產生熱積累，于此同時輔助澤火活著冷卻 氣體作用在激光掃描路徑之上，急劇的溫差變化時玻璃內部沿著切割方向產生裂紋，后續 采用機械加工方式進行裂開操作，此種工藝具有一定的應用市場但是由于切割圖形的單 一，具有很大的局限性。
[0007] 綜上所述，開發一種快速，高精度無污染，適用范圍廣泛及附屬損耗低的玻璃加工 方式很有必要。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的在于針對現有技術存在的技術問題，提供一種采用激光刻劃玻璃加 工方法，其方法簡單、良品率高并能滿足高精度低損傷的玻璃切割要求。
[0009] 為了解決W上提出的問題，本發明采用的技術方案為：
[0010] 一種采用激光刻劃玻璃加工方法，該玻璃加工方法具體步驟如下：
[0011] 步驟Sl :選取合適的激光光束；
[0012] 步驟S2 :對待加工的工件玻璃進行清洗去污，并將其水平放置于=維移動平臺之 上，調節=維移動平臺的Z軸高度，使得激光光束的焦點位置位于工件玻璃下表面的設定 范圍內，該設定范圍根據公式（1)確定：
[0013]
[0014] 其中，Dl為所還巧定疆圍，df為聚焦后光斑直徑大小，M2為激光光束質量因子，kl 為修正系數，其大小介于0. 1~0. 9之間；
[0015] 步驟S3 :激光光束按照設定的圖案和路徑對工件玻璃進行刻劃加工，并在工件玻 璃的底部形成切割槽體，所述設定的圖案采用同屯、圓環，同屯、圓環中每個圓上帶有切割輔 助線；
[0016] 步驟S4 :隨著切割槽體深度的增加，根據公式（2)得到的調整步距，W及公式（3) 得到的步距調整時間，往復移動=維移動平臺的Z軸完成工件玻璃的刻劃加工過程；
[0017]
[0018] 共中，UZ刃所還調盤巧距，df為聚焦后光斑直徑大小，k2為修正系數，其大小介于 0. 3~0. 7之間；
[0019]
[0020] 其中，A T為所述步距調整時間，N為激光光束的刻劃次數，k3為修正系數，其大小 介于1-10之間，與N成反相關，n為偏移圈數，L為每一圈刻劃路徑的周長，V為激光光束的 刻劃速度；
[0021] 步驟S5 :對加工完成的工件玻璃進行清洗和測試。
[0022] 所述步驟Sl中，選取激光光束的波長范圍介于255-532nm之間，激光光束的單脈 沖能量應介于0. 1~ImJ之間，激光光束的光斑大小應介于20~60um之間，激光光束的激 光功率應介于5~50W之間。
[002引所述步驟S3中，同屯、圓環的大小介于0. 2~Imm之間，切割輔助線包括直線或圓 環，其間距大小介于（0. 3~1. 3) df之間；設定的路徑由工件玻璃的底部至頂部。
[0024] 所述步驟S2中，采用濃度為99 %的工業乙醇來擦拭工件玻璃。 陽0巧]所述步驟S5中，對加工完成后的工件玻璃進行清洗的溶液采用40%濃度的氨氣 酸+十二烷基硫酸鋼+異丙醇巧0 %乙酸水+水，其相應質量配比為0. 5% +0. 07% +8% 巧％ +86. 43%，測試則進行錐度、邊緣粗糖度W及抗壓測試。
[00%] 所述加工方法采用的系統包括激光器、擴束鏡、振鏡掃描組件和=維移動平臺，其 中激光器、擴束鏡、振鏡掃描組件水平設置在同一直線上，=維移動平臺設置在振鏡掃描組 件的正下方；
[0027] 待加工的工件玻璃水平設置在=維移動平臺上，激光器發出的激光光束依次經過 擴束鏡、振鏡掃描組件擴散聚焦后形成聚焦光束，聚焦光束作用在待加工的工件玻璃上。
[0028] 所述系統還包括除塵裝置，=維移動平臺上開口，待加工的工件玻璃放置在開口 上方，除塵裝置設置在=維移動平臺開口的下方。
[0029] 所述同屯、圓環中每個圓上切割輔助線的兩端分別作為激光光束加工的起始點和 終止點，切割輔助線與每個圓相切的位置處記為相切點，即激光光束從最內層圓的起始點 開始，沿著切割輔助線從相切點進入每個圓上，并沿著每個圓的軌跡進行切割工件玻璃后， 從相切點并沿著切割輔助線出去并于終止點結束，根據同屯、圓環的軌跡由內向外逐層對工 件玻璃進行加工，從而得到切割槽體。
[0030] 與現有技術相比，本發明的有益效果在于：
[0031] 本發明采用激光刻劃實現玻璃的切割加工，能夠滿足實際中對于高精度低損傷的 玻璃切割要求，其加工方法的工藝簡單，易于集成到產業化生產中，后續無需增加輔助機械 操作，在不增加額外成本的情況下，通過增加一臺激光器即可實現；此外，可W實現多種圖 形的刻劃加工，即能夠滿足客戶差異化要求，且其良品率高，一致性好，可W很好的避免后 期裝配過程產生的失配現象，便于企業化的大批量生產和良品率的控制。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發明玻璃加工方法采用系統的組成圖。
[0033] 圖2為本發明工件玻璃的切割線示意圖形。
[0034] 圖3為本發明玻璃加工方法的流程圖。
[0035] 附圖標記說明：110-激光器；111-擴束鏡；112-振鏡掃描組件；113-聚焦光束； 120-工件玻璃；130-S維移動平臺；140-除塵裝置；300-同屯、圓環；301-切割輔助線。
【具體實施方式】
[0036] 為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中 給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可W W許多不同的形式來實現，并不限于本文所 描述的實施例。相反地，提供運些實施例的目的是使對本發明的公開內容的理解更加透徹 全面。
[0037] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的 技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具 體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。
[0038] 參閱圖1所示，本發明提供的一種采用激光刻劃玻璃加工方法，該方法采用的系 統包括激光器110、擴束鏡111、振鏡掃描組件112、=維移動平臺130和除塵裝置140,其中 擴束鏡111采用2-8X擴束鏡，激光器110、擴束鏡111、振鏡掃描組件112水平設置在同一 直線上，=維移動平臺130設置在振鏡掃描組件112的正下方，=維移動平臺130上開口， 其開口下方設置有除塵裝置140。
[0039] 待加工的工件玻璃120水平設置在=維移動平臺130的開口上方，由激光器110 發射一束激光光束，所述激光光束依次經過擴束鏡111和振鏡掃描組件112擴散聚焦后形 成聚焦光束113,聚焦光束113在工件玻璃120表面沿著設定路徑進行刻劃掃描形成切割線 和切割槽體，所述切割線由一系列同屯、圓環300(圖2所示）組成，且每個同屯、圓環300都 附加切割輔助線301，所述切割槽體形成于工件玻璃120底部，即工件玻璃120的切割路徑 是從底部移動到頂部完成切割過程，隨著工件玻璃120底部切割槽體深度的增加，=維移 動平臺130的Z軸按照設定步距進行移動，如此往復，直至工件玻璃120完全貫穿，切割樣 品脫離工件玻璃基底。
[0040] W上所述激光切割工件玻璃的方法由于是從底部一步一步向上進行切割，所W對 于更高厚度的玻璃工件亦可W加工，整個加工圖案由一系列加有切割輔助線的同屯、